Das Projekt "Entwicklung der 2. Generation von Metallsubstrat-gestützten Brennstoffzellen (MSC) für Leichtbau SOFC-Stacks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Plansee Composite Materials GmbH durchgeführt. Ziel des Projekts ist es, aufbauend auf den zwischen dem FZJ und Plansee aus vorhergehenden Arbeiten erzielten Ergebnissen eine 2. Generation metallgestützte SOFC (MSC) zu entwickeln, die im Gegensatz zur plasmagespritzten 1. Generation deutliche Vorteile hinsichtlich Leistungsausbeute, Langzeitstabilität und Reproduzierbarkeit der Zellfertigung bietet. Dies bedeutet, es müssen im Wesentlichen technisch und wirtschaftlich vertretbare Alternativen für die gesamte Zellherstellung erarbeitet werden. Diese finden sich in modernen Dünnschichtbeschichtungsmethoden, wie z.B. den nasschemischen Sinterrouten (Foliengießen, Schlixkerguss, Sol-Gel,...), aber auch in physikalischen Dampfabscheidungsverfahren (PVD-Prozessen). Hiermit lassen sich z.B. nachweislich deutlich dünnere (ca. 0,3-3 mym) und vor allem gasdichtere Elektrolyte herstellen, die im Vergleich zu plasmagespritzten Elektrolytschichten (ca. 40-50 mym) das Potenzial besitzen auf Grund verringerter Ohmscher Zellverluste die Leistungsausbeute sowie die Lebensdauer der MSC-Zellen deutlich zu erhöhen. Der Schwerpunkt 1 umfasst des Projekts umfasst die komplette Zellentwicklung inklusive der Hochskalierung der entwickelten MSC-Zellen aus dem Labor- in den technisch relevanten (Stack-)Maßstab sowie die Reproduzierbarkeit der Zellherstellung selbst. Im Entwicklungsschwerpunkt 2 widmen sich sämtliche Arbeitspakete dem Themenfeld Stackbau und der damit erforderlichen Stack- und Systemtest.
Das Projekt "Entwicklung der 2. Generation von Metallsubstrat-gestützten Brennstoffzellen (MSC) für Leichtbau SOFC-Stacks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AVL Schrick GmbH durchgeführt. Ziel des Projekts ist es, aufbauend auf den zwischen dem FZJ und Plansee aus vorhergehenden Arbeiten erzielten Ergebnissen eine 2. Generation metallgestützte SOFC (MSC) zu entwickeln, die im Gegensatz zur plasmagespritzten 1. Generation deutliche Vorteile hinsichtlich Leistungsausbeute, Langzeitstabilität und Reproduzierbarkeit der Zellfertigung bietet. Mit diesen MSC Zellen werden Stacks im Leistungsbereich von 1kW aufgebaut und AVL zur Systementwicklung zur Verfügung gestellt. AVL wird im ersten Schritt einen Anodenrezirkulationskreislauf und im zweiten Schritt ein komplettes Prototypen-APU System aufbauen und die Betriebsparameter hinsichtlich Lebensdauer optimieren. Parallel wird eine systematische Zuverlässigkeitsentwicklung auf Stack- und Systemebene durchgeführt. Bei AVL Schrick werden 2 hoch-effiziente Radialverdichter (Luft- und Heißgasanode) entwickelt und aufgebaut. AP230: Definition von MSC Anforderungen und Erarbeitung von Integrationskonzepten mit der NFZ Industrie, Simulation & Auslegung mit validierten Simulationswerkzeugen. AP240: Zuverlässigkeitsentwicklung mithilfe von Experten und langjährig erprobten Methoden. AP250/260: Sub-Systementwicklung und Aufbau mit Erfahrungen und Methoden (CAD, CFD) aus durchgeführten Projekten und Prototypen. Verdichterentwicklung mit notwendiger Expertise aus der Turboladerentwicklung und mithilfe von modernsten Werkzeugen (1D, 3D Simulation, CFD,...)
Das Projekt "Teilantrag: Metallsubstrat-Dünnschichtelektrolyt-SOFCs (MeDü-SOFC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-1: Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren durchgeführt. Ziel des Projekts ist es, auf den Ergebnissen des Vorprojekts MegrA-SOFC aufbauend, Festoxid-Brennstoffzellen auf der Basis des Metallsubstrats aus ITM über eine pulvertechnologische Route mit Dünnschichtelektrolyten zu entwickeln. Die anvisierten Elektrolyt-Schichtdicken sollen 2mym oder weniger betragen und sollen entweder mittels Gasphasenabscheidungsverfahren oder Sol-Gel-Technik hergestellt werden. Hierzu steht im Vordergrund der Aufbau von gradierten Zwischenschichten vom groben Metallsubstrat zum Dünnschichtelektrolyten. Neben der Entwicklung von Einzelzellformaten (50x50mm2) ist auch die Skalierung zu Brennstoffzellenstapel-tauglichen Größen vorgesehen. Die Leistung der Zellen orientiert sich an jenen der anodengestützten SOFC. Die zu etablierenden SOFCs sollen die Vorteile der Metallsubstratzelle mit den anwendungsnahen, etablierten Fertigungsverfahren der anoden-gestützten SOFC kombinieren.
Das Projekt "Entwicklung der 2. Generation von Metallsubstrat-gestützten Brennstoffzellen (MSC) für Leichtbau SOFC-Stacks" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Materialien - Elektrochemische Technologien durchgeführt. Am IWE soll das Potential metallgestützter Zellen (MS-SOFCs) im Hinblick auf den katalytischen Umsatz kohlenwasserstoffbasierter Brenngase und die Aufkohlungsbeständigkeit evaluiert werden. Die Untersuchungen an Einzelzellenerfolgen in 3 Schritten, der Funktionsprüfung an kleinflächigen Einzelzellen mit 1 cm2 aktiver Elektrodenfläche im Hinblick auf OCV, Leistungsfähigkeit und Kurzzeitstabilität (kleiner 200 h),der Analyse der elektrochemischen Prozesse und Leistungsfähigkeit über Strom / Spannungs-Kennlinien und impedanzspektroskopische Untersuchungen zur Ermittlung der Verlustanteile bei verschiedenen Temperaturen / Brenngaszusammensetzungen und Untersuchungen zur katalytische Aktivität und Aufkohlungsbeständigkeit, die den Schwerpunkt der wissenschaftlichen Arbeiten am IWE darstellen. Letztere umfassen Messreihen zur internen Reformierung von Methan zum Gasumsatz und zur Aufkohlungsbeständigkeit bei Betrieb in simuliertem Dieselreformat.